堆垛机调度方法和调度装置与流程

本发明涉及自动化物流技术领域，特别涉及一种堆垛机调度方法和调度装置。

背景技术：

传统的烟草企业物流滤棒库高架库主要由两排货架、一套一轨单车堆垛机系统以及若干输送机组成，如图1所示，货架、成型机、发射机等分布在堆垛机的两侧，通过自动化物流系统软件管理和控制，实现滤棒的自动存储和出入库。

目前，烟草行业的生产规模不断扩大，对自动化物料输送的需求也在不断提高。由于堆垛机是整个自动化物流系统的最关键设备，只要该设备一旦发生故障，就将影响上游滤棒的生产以及下游卷包的运作，所以对堆垛机的日常保养、突发性故障处理效率等要求非常高。从而，现有的一轨单车的出入库能力已经无法满足自动化物料输送的需求，已经成为约束卷包生产能力的一个关键瓶颈。

技术实现要素：

本发明实施例所要解决的一个技术问题是：如何提高自动化物料输送的效率。

根据本发明实施例的第一个方面，提供了一种堆垛机调度方法，包括：调度模块根据第一堆垛机的任务信息和当前位置，确定第一堆垛机的任务移动范围；调度模块根据第一堆垛机的任务移动范围确定第二堆垛机的安全移动范围，第一堆垛机的任务移动范围和第二堆垛机的安全移动范围之间的最小距离不小于安全距离；调度模块根据第二堆垛机的安全移动范围选择任务并分配给第二堆垛机；其中，第一堆垛机和第二堆垛机位于同一轨道。

根据本发明实施例的第二个方面，提供一种调度装置，包括：任务移动范围确定模块，用于根据第一堆垛机的任务信息和当前位置，确定第一堆垛机的任务移动范围；安全移动范围确定模块，用于根据第一堆垛机的任务移动范围确定第二堆垛机的安全移动范围，第一堆垛机的任务移动范围和第二堆垛机的安全移动范围之间的最小距离不小于安全距离；任务分配模块，用于根据第二堆垛机的安全移动范围选择任务并分配给第二堆垛机；其中，第一堆垛机和第二堆垛机位于同一轨道。

本发明通过采用位于同一轨道的两个堆垛机进行自动化物料输送，并且通过一台堆垛机的任务移动范围确定另一台堆垛机的安全移动范围，使两台堆垛机之间的最小范围大于安全距离，从而能够在满足安全调度的基础上提高堆垛机的自动化物料输送的效率。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中堆垛机调度方法所采用的物料输送系统示意图。

图2为本发明堆垛机调度方法所采用的物料输送系统示意图。

图3为本发明堆垛机调度方法的一个实施例的流程图。

图4A、4B、4C、4D、4E为第一堆垛机的任务移动范围的确定方法示意图。

图5A、5B、5C、5D为第二堆垛机分配任务的方法的示意图。

图6A、6B为第一堆垛机和第二堆垛机均无任务时的调度方法示意图。

图7为本发明调度装置的一个实施例的结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

对于目前自动化物料输送系统中的效率低、生产率低的问题，可以通过扩容、新增轨道并在新增的轨道上配备堆垛机等方式解决。然而，上述解决方法需要更大的场地、以及大量的资金支持，改造的成本较高。发明人想到，可以将原有的“一轨单车”系统升级为“一轨双车”系统，即在同一轨道上部署两台堆垛机，并对同一轨道上的两台堆垛机进行安全调度，从而在改造成本较小的情况下提高自动化物料输送系统的工作效率。

图2为本发明堆垛机调度方法所采用的物料输送系统示意图。如图2所示，成型机生产的滤棒通过堆垛机存放到货架上，位于同一轨道的两台堆垛机将货架上的滤棒输送到发射机，通过发射机将滤棒发射到下游设备卷烟机上。

其中，堆垛机可以通过激光、雷达等设备进行测距定位，以便根据堆垛机的移动情况进行调度。例如，可以在轨道两侧设置激光反射板，通过安装在堆垛机上的激光测距器照射该反射板，可以获得堆垛机与激光反射板之间的距离，从而获得堆垛机的当前位置。

下面参考图3描述本发明一个实施例的堆垛机调度方法。

图3为本发明堆垛机调度方法的一个实施例的流程图。如图3所示，该实施例的方法包括：

步骤S302，调度模块根据第一堆垛机的任务信息和当前位置，确定第一堆垛机的任务移动范围。

其中，第一堆垛机和第二堆垛机位于同一轨道。因此，不论如何移动，第一堆垛机和第二堆垛机的相对方位是不变的。例如，如果在初始状态时第一堆垛机位于第二堆垛机的左侧，则第一堆垛机始终位于第二堆垛机的左侧；如果在初始状态时第一堆垛机位于第二堆垛机的右侧，则第一堆垛机始终位于第二堆垛机的右侧。

任务信息是指第一堆垛机是否有任务、任务类型是何种、处于何种任务状态等等。任务类型例如可以包括取货任务、位移任务，任务状态例如可以包括未取到货、已取到货等等。

任务移动范围是指根据堆垛机的当前任务情况所确定的堆垛机的移动范围。例如，当堆垛机处于刚刚开始进行任务的状态，则堆垛机的任务移动范围由堆垛机的当前位置、任务的起点和终点确定；而当堆垛机已经快执行完任务，例如已接近终点，则堆垛机的任务移动范围由堆垛机的当前位置和任务的终点确定。

步骤S304，调度模块根据第一堆垛机的任务移动范围确定第二堆垛机的安全移动范围，第一堆垛机的任务移动范围和第二堆垛机的安全移动范围之间的最小距离不小于安全距离。

指堆垛机在安全移动范围内移动时，与另一台堆垛机之间的距离会始终不小于安全距离。从而，保证了“一轨双车”模式下调度的安全性。

具体地，调度模块可以首先确定第一堆垛机的任务移动范围中距离第二堆垛机最近的位置，然后将该位置向第二堆垛机移动安全距离的位置作为边缘位置，将边缘位置的两侧中靠近第二堆垛机一侧确定为第二堆垛机的安全移动范围。

步骤S306，调度模块根据第二堆垛机的安全移动范围选择任务并分配给第二堆垛机。

调度模块例如可以将起点、终点均在安全移动范围内的任务分配给第二堆垛机，也可以仅将起点或终点在安全移动范围内的任务分配给第二堆垛机。

在满足安全调度的前提下，调度模块可以把起点距离第二堆垛机最近的任务分配给第二堆垛机。

如果在分配任务前或者结任务时，发现第二堆垛机的当前位置在第二堆垛机的安全移动范围之外，调度模块也可以为第二堆垛机生成位移任务，以便第二堆垛机移动到第二堆垛机的安全移动范围之内。

通过采用位于同一轨道的两个堆垛机进行自动化物料输送，并且通过一台堆垛机的任务移动范围确定另一台堆垛机的安全移动范围，使两台堆垛机之间的最小范围大于安全距离，从而能够在满足安全调度的基础上提高堆垛机的自动化物料输送的效率。

当一台堆垛机发生故障时，调度模块同样可以采用上述方法为未发生故障的堆垛机分配任务，从而，在一台堆垛机发生故障的情况下，系统可以仍然具有物流输送能力，提高了可靠性。

堆垛机的主要任务为取货任务，即，指示堆垛机从当前位置移动到任务的起点进行取货，再从任务的起点移动到任务的终点进行卸货。第一堆垛机的任务移动范围会随着任务的状态发生变化。下面参考图4A、4B、4C、4D、4E示意性地介绍在不同情况下第一堆垛机的任务移动范围的确定方法。其中，点S₁为第一堆垛机的任务的起点，点F₁为第一堆垛机的任务的终点，s为安全距离，w₁为第一堆垛机的任务移动范围，w₂为第二堆垛机的安全移动范围。

图4A、4B、4C为一种任务移动范围确定方法的示意图。在这种确定方法中，如果第一堆垛机的任务信息中的任务状态为未取到货，调度模块根据第一堆垛机的任务信息中的起点、终点和当前位置确定第一堆垛机的任务移动范围。

具体地，当第一堆垛机的当前位置位于第一堆垛机的任务信息中的起点和终点之间时，如图4A所示，调度模块将第一堆垛机的任务信息中的起点和终点之间的范围作为第一堆垛机的任务移动范围。

当第一堆垛机的当前位置不位于第一堆垛机的任务信息中的起点和终点之间并且与起点的距离大于与终点的距离时，如图4B所示，调度模块将第一堆垛机的当前位置和任务信息中的起点之间的范围作为第一堆垛机的任务移动范围。

当第一堆垛机的当前位置不位于第一堆垛机的任务信息中的起点和终点之间并且与终点的距离大于与起点的距离时，如图4C所示，调度模块将第一堆垛机的当前位置和任务信息中的终点之间的范围作为第一堆垛机的任务移动范围。

图4D为另一种任务移动范围确定方法的示意图。如图4D所示，如果第一堆垛机的任务信息中的任务状态为已取到货，则第一堆垛机向左移动。调度模块将第一堆垛机的当前位置和任务信息中的终点之间的范围确定为第一堆垛机的任务移动范围。

图4E为又一种任务移动范围确定方法的示意图。如图4E所示，如果第一堆垛机的任务信息中的任务状态为无任务，调度模块将第一堆垛机的当前位置确定为第一堆垛机的任务移动范围。

调度模块在根据第二堆垛机的安全移动范围选择任务并分配给第二堆垛机时，可以参考待选择的任务的起点和终点进行选择。下面参考图5A、5B、5C、5D示意性地介绍为第二堆垛机分配任务的方法。其中，点S₁为第一堆垛机的任务的起点，点F₁为第一堆垛机的任务的终点，点S₂是为第二堆垛机分配的任务的起点，点F₂是为第二堆垛机分配的任务的终点，s为安全距离，w₁为第一堆垛机的任务移动范围，w₂为第二堆垛机的安全移动范围。

一种情况为，存在使第一堆垛机和第二堆垛机互不干扰的任务，可以将互不干扰的任务分别发送给两个堆垛机执行。如图5A所示，调度模块选择起点和终点在第二堆垛机的安全移动范围内的任务并分配给第二堆垛机。从而，第一堆垛机和第二堆垛机在执行任务时可以互不干扰。

在一个实施例中，调度模块选择起点和终点在第二堆垛机的安全移动范围内并且起点距离第二堆垛机最近的任务分配给第二堆垛机。从而，第二堆垛机可以更快地执行任务，以提高生产效率。此外，也可以根据指定的优先级选择起点和终点在第二堆垛机的安全移动范围内的任务，以灵活地满足物料输送需求。

另一种情况为，不存在使第一堆垛机和第二堆垛机互不干扰的任务，即，不存在起点和终点均在第二堆垛机的安全移动范围内的任务。此时，可以采用延迟执行任务或者分段移动的方法。

例如，第一堆垛机调度模块可以选择起点或终点在第二堆垛机的安全移动范围内的待执行任务，如图5B所示，调度模块可以为第二堆垛机选择任务的起点S₂位于第二堆垛机的安全移动范围内、而终点F₂位于第一堆垛机的任务范围中的任务，即位于第二堆垛机的安全移动范围内之外的任务。

当第二堆垛机的待执行任务的任务范围与第一堆垛机的任务移动范围之间的最小距离小于安全距离时，即如图5B所示的情况，第一堆垛机已从任务的起点S₁取货完毕，向F₁方向运行，此时，调度模块可以采用延迟分配任务的方案：调度模块根据监控到的第一堆垛机的移动位置延迟向第二堆垛机分配待执行任务，当调度模块监控到第二堆垛机的待执行任务的任务范围与第一堆垛机之间的最小距离大于安全距离时，如图5C所示，当第一堆垛机取到货并继续向F₁运动，并且与F₂的距离大于s时，调度模块向第二堆垛机分配待执行任务。从而，可以使第二堆垛机保持与第一堆垛机的安全距离，并且能够尽快执行任务，提高了效率。

调度模块在监控第一堆垛机的任务移动范围的同时，还可以记录第二堆垛机的等待时间。如果等待的时间大于预设值，可以分配给第二堆垛机其他任务。

此外，调度模块还可以指示第二堆垛机在执行任务的过程中等待一段时间：调度模块向第二堆垛机分配待执行任务，指示第二堆垛机在执行待执行任务过程中的预设位置等待预设时间，当调度模块监控到第二堆垛机的待执行任务的任务范围与第一堆垛机之间的最小距离大于安全距离时，调度模块指示第二堆垛机完成待执行任务。如图5D所示，调度模块可以先指示第二堆垛机移动到S₂，以部分地执行起点为S₂、终点为F₂的待分配任务，当第一堆垛机移动到图示位置时，再指示第二堆垛机继续完成任务。从而，第二堆垛机可以先进行部分位移，在能够与第一堆垛机保持安全距离后再继续执行任务，节约了执行任务的时间，提高了系统效率。

此外，如果第一堆垛机和第二堆垛机的任务信息中的任务状态均为无任务，调度模块可以将待分配任务分配给执行任务时第一堆垛机和第二堆垛机中移动的总距离最短的堆垛机。图6A、6B为第一堆垛机和第二堆垛机均无任务时的调度方法示意图。其中，S为待分配任务的起点，F为待分配任务的终点。

如果不论第一堆垛机和第二堆垛机中的哪一台堆垛机执行任务，不执行任务的堆垛机与任务范围均会保持在安全距离以外，即一台堆垛机在执行任务时，另一台堆垛机不需要位移，则可以直接将待分配任务分配给执行任务时移动的总距离最短的堆垛机，即，与任务的起点较近的垛机。

如图6A所示，第一堆垛机相对于第二堆垛机距离S更近，并且第一堆垛机执行任务时，与第二堆垛机的最小距离大于安全距离。因此可以将任务分配给第一堆垛机。

如果一台堆垛机在执行任务时，不执行任务的堆垛机与任务范围的最小距离小于安全距离，则不执行任务的堆垛机需要进行位移来保证系统的安全性。此时，可以计算每个堆垛机执行任务时的移动距离，以及不执行任务的堆垛机为了进行让位而进行移动的距离，将任务分配给执行任务时第一堆垛机和第二堆垛机移动的总距离最短的堆垛机。

并且，在将待分配任务分配给一台堆垛机后，调度模块可以采用前述实施例的方法确定另一台堆垛机的安全移动范围，并为第二堆垛机生成位移任务，以便第二堆垛机移动到第二堆垛机的安全移动范围之内。

如图6B所示，第一堆垛机与待分配任务的起点S的距离d₁小于安全距离s，而第二堆垛机则位于待分配任务的起点S和终点F之间。因此，不论哪一台堆垛机执行任务，另一台堆垛机均需要进行位移。

如果第一堆垛机执行待分配任务，第一堆垛机需要移动d₁+SF，第二堆垛机需要移动d₂+s；如果第二堆垛机执行待分配任务，第一堆垛机需要移动s-d₁，第二堆垛机需要移动SF-d₂+SF。从而，如果第一堆垛机执行待分配任务，第一堆垛机和第二堆垛机移动的总距离为s+d₁+d₂+SF，如果第二堆垛机执行待分配任务，第一堆垛机和第二堆垛机移动的总距离为s-d₁-d₂+2SF。比较s+d₁+d₂+SF以及s-d₁-d₂+2SF，如果d₁+d₂<SF-d₁-d₂，则由第一堆垛机执行待分配任务；如果d₁+d₂>SF-d₁-d₂，则由第二堆垛机执行待分配任务。此外，调度模块还可以为不执行待分配任务的堆垛机生成位移任务，指示不执行待分配任务的堆垛机移动到安全移动范围w₂之内。

从而，系统可以尽快地完成任务，提高了系统效率。

下面参考图7描述本发明一个实施例的调度装置。

图7为本发明调度装置的一个实施例的结构图。如图7所示，该实施例的调度装置包括：任务移动范围确定模块71，用于根据第一堆垛机的任务信息和当前位置，确定第一堆垛机的任务移动范围；安全移动范围确定模块72，用于根据第一堆垛机的任务移动范围确定第二堆垛机的安全移动范围，第一堆垛机的任务移动范围和第二堆垛机的安全移动范围之间的最小距离不小于安全距离；任务分配模块73，用于根据第二堆垛机的安全移动范围选择任务并分配给第二堆垛机；其中，第一堆垛机和第二堆垛机位于同一轨道。

其中，任务移动范围确定模块71可以进一步用于：当第一堆垛机的任务信息中的任务状态为未取到货时，根据第一堆垛机的任务信息中的起点、终点和当前位置确定第一堆垛机的任务移动范围；当第一堆垛机的任务信息中的任务状态为已取到货时，将第一堆垛机的当前位置和任务信息中的终点之间的范围确定为第一堆垛机的任务移动范围；当第一堆垛机的任务信息中的任务状态为无任务时，将第一堆垛机的当前位置确定为第一堆垛机的任务移动范围。

其中，当第一堆垛机的任务信息中的任务状态为未取到货时，任务移动范围确定模块71可以进一步用于：当第一堆垛机的当前位置位于第一堆垛机的任务信息中的起点和终点之间时，将第一堆垛机的任务信息中的起点和终点之间的范围作为第一堆垛机的任务移动范围；当第一堆垛机的当前位置不位于第一堆垛机的任务信息中的起点和终点之间并且与起点的距离大于与终点的距离时，将第一堆垛机的当前位置和任务信息中的起点之间的范围作为第一堆垛机的任务移动范围；当第一堆垛机的当前位置不位于第一堆垛机的任务信息中的起点和终点之间并且与终点的距离大于与起点的距离时，将第一堆垛机的当前位置和任务信息中的终点之间的范围作为第一堆垛机的任务移动范围。

其中，任务分配模块73可以进一步用于选择起点和终点在第二堆垛机的安全移动范围内的任务并分配给第二堆垛机，或者，选择起点和终点在第二堆垛机的安全移动范围内并且起点距离第二堆垛机最近的任务分配给第二堆垛机。

其中，任务分配模块73还可以进一步用于当第二堆垛机的当前位置在第二堆垛机的安全移动范围之外时，为第二堆垛机生成位移任务，以便第二堆垛机移动到第二堆垛机的安全移动范围之内。

此外，调度装置还可以包括唯一任务分配模块74，用于当第一堆垛机和第二堆垛机的任务信息中的任务状态均为无任务时，将待分配任务分配给执行任务时第一堆垛机和第二堆垛机中移动的总距离最短的堆垛机。

此外，任务分配模块73还可以包括：待执行任务选择模块731，用于选择起点或终点在第二堆垛机的安全移动范围内的待执行任务；任务调整执行模块733，用于当第二堆垛机的待执行任务的任务范围与第一堆垛机的任务移动范围之间的最小距离小于安全距离时，根据监控到的第一堆垛机的移动位置延迟向第二堆垛机分配待执行任务，当监控到第二堆垛机的待执行任务的任务范围与第一堆垛机之间的最小距离大于安全距离时，向第二堆垛机分配待执行任务，或者，向第二堆垛机分配待执行任务，指示第二堆垛机在执行待执行任务过程中的预设位置等待预设时间，当监控到第二堆垛机的待执行任务的任务范围与第一堆垛机之间的最小距离大于安全距离时，指示第二堆垛机完成待执行任务。

此外，根据本发明的方法还可以实现为一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括计算机可读介质，在该计算机可读介质上存储有用于执行本发明的方法中限定的上述功能的计算机程序。本领域技术人员还将明白的是，结合这里的公开所描述的各种示例性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。